(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４つの相異なる色を使用してカラーイメージを表示する透過型カラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置であって、
液晶（ＬＣ）素子のアレイと、
前記カラーイメージに対応する入力を受け取り、前記ＬＣ素子のアレイのＬＣ素子を選択的に動作状態にし、前記カラーイメージのグレイレベル表現に対応する減衰パターンを生成するように適合された駆動回路と、
多色光を発生するバック照明源と、
該バック照明源によって発生された該多色光をフィルタするカラーサブピクセル・フィルタ素子のアレイであって、各カラーサブピクセル・フィルタ素子が前記ＬＣ素子の１つと位置合せされるように、該カラーサブピクセル・フィルタのアレイが前記ＬＣ素子のアレイと並べられ、位置合せされている、前記カラーサブピクセル・フィルタ素子のアレイと、
を備え、
前記カラーサブピクセル・フィルタ素子のアレイは、少なくとも４つの色の光をそれぞれ透過する、少なくとも４つのタイプのカラーサブピクセル・フィルタ素子を含み、前記少なくとも４つのタイプのカラーサブピクセル・フィルタ素子が選択的に用いられて光を生成し、
前記４つ又はそれより多い色を使用して、該カラーイメージの少なくともいくつかのピクセルが再生され、
各サブピクセルが約１：３のアスペクト比を有し、複数のサブピクセルが、前記少なくとも４つの色の各々についての少なくとも１つのサブピクセルを含むスーパーピクセル構造に配置され、該カラーサブピクセル・フィルタ素子の複数のスーパーピクセル構造のアスペクト比が可能な限り１：１に近づくように前記スーパーピクセル構造内のサブピクセルの配置が設定されている、装置。
【請求項２】
前記カラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置は、５色を使用してカラーイメージを表示する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記５色が、赤、緑、青、黄色およびシアンである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
異なるｎ原色の各々のカラーサブピクセル・フィルタ素子を含む矩形のカラーサブピクセル・フィルタ素子のアレイを備え、前記ｎ原色のカラーサブピクセル・フィルタ素子により形成されるピクセルの形状は、正方形ではない、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記カラーサブピクセル・フィルタ素子がｎ原色ピクセル内に配列され、前記ｎ原色ピクセルの各々は、ｎ個の異なるカラーサブピクセル・フィルタ素子を含み、前記ｎ原色ピクセルの各々は、１：１の平均アスペクト比を有する、請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にカラーディスプレイ装置、システム、および方法に関し、より詳細には、カラーイメージ再現能力が向上したディスプレイ装置、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
標準的なコンピュータモニタおよびＴＶディスプレイは通常、３つの加法混色の原色、例えばＲＧＢと総称される赤、緑、および青の再現に基づいている。遺憾ながら、こうしたモニタは、表示することができる色の範囲が限られているので、人間が知覚する多くの色を表示することができない。図１Ａに、当技術分野で周知の色度図の略図を示す。蹄鉄の形の閉じた領域は、人間が見ることのできる色の色度範囲を表す。しかし、色度だけではすべての可視色の変化は完全には表されない。例えば、図１Ａの２次元色度平面上の各色度値は、様々な異なる輝度レベルで再現することができる。したがって、可視色空間を完全に表すには、例えば色度を表す２つの座標と輝度を表す第３の座標とを含む３次元空間が必要となる。その他の３次元空間の表現も定義することができる。図１Ａの蹄鉄図の縁の各点は一般に「スペクトル軌跡」と呼ばれ、例えば４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲の波長の単色励起に対応する。最長波長と最短波長での極値の単色励起間の、蹄鉄の底部を「閉じる」直線は、一般に「パープルライン」と呼ばれる。パープルラインの上の蹄鉄図の領域によって表される、人間の目が識別可能な様々な輝度レベルの色の範囲は、一般に目の色域と呼ばれる。図１Ａの点線の三角形領域は、標準的なＲＧＢモニタで再現可能な色の範囲を表す。
【０００３】
限定はしないがＣＲＴ、ＬＥＤ、プラズマ、投影ディスプレイ、ＬＣＤ装置などを含む様々なディスプレイ技術を用いた、多数の周知のタイプのＲＧＢモニタが存在する。過去数年にわたって、カラーＬＣＤ装置の使用が着実に増加している。典型的なカラーＬＣＤ装置を図２Ａに略図で示す。このような装置は、光源２０２、液晶（ＬＣ）素子（セル）のアレイ２０４、例えば当技術分野で周知の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アクティブマトリックス技術を使用するＬＣアレイを含む。この装置は、例えば当技術分野で周知のアクティブマトリックスアドレッシングによってＬＣアレイセルを駆動する電子回路２１０と、ＬＣアレイと並べられた３色フィルタアレイ、例えばＲＧＢフィルタアレイ２０６とをさらに含む。既存のＬＣＤ装置では、表示されるイメージの各フルカラーピクセルが、相異なる原色に対応する３つのサブピクセルによって再現され、例えば各ピクセルは、１組のＲ、Ｇ、およびＢのサブピクセルを駆動することによって再現される。サブピクセルごとに、ＬＣアレイ内の対応するセルが存在する。後方照明源２０２は、カラーイメージを生成するのに必要な光を供給する。各サブピクセルの透過率は、対応するピクセルについてのＲＧＢデータ入力に基づいて、対応するＬＣセルに印加される電圧によって制御される。コントローラ２０８は、入力ＲＧＢデータを受け取り、それを必要なサイズおよび解像度にスケーリングし、各ピクセルについての入力データに基づいて、相異なるドライバに送達される信号の大きさを調節する。後方照明源によって供給される白色光の輝度は、ＬＣアレイによって空間変調され、サブピクセルの所望の輝度に従ってサブピクセルごとの光が選択的に減衰される。選択的に減衰された光はＲＧＢカラーフィルタアレイを通過し、各ＬＣセルは、対応するカラーサブピクセルと共に登録されており、所望のカラーサブピクセルの組合せを生成する。人間の視覚系は、相異なるカラーサブピクセルを通じてフィルタされた光を空間的に統合し、カラーイメージを知覚する。
【０００４】
参照によりその開示全体が本明細書に組み込まれる米国特許第４８００３７５号（「’３７５特許」）には、カラーフィルタのアレイと並べられ、それと共に登録されたＬＣ素
子のアレイを含むＬＣＤ装置が記載されている。このフィルタアレイは、３原色サブピクセルフィルタ、例えばＲＧＢカラーフィルタを含み、この３原色サブピクセルフィルタが、第４のタイプのカラーフィルタとインターレースされて所定の反復的シーケンスが形成される。’３７５特許に記載される様々な反復的ピクセル構成、例えば反復的１６ピクセルシーケンスは、ピクセル構成を単純化し、かつ一定のイメージパターン、例えばより対称的なラインパターンを再現するディスプレイ装置の能力を改善することを意図している。ピクセルの幾何学的構成を制御する以外は、’３７５には、反復的シーケンス中の３原色および第４の色の間のどんな視覚的干渉も記載または提案されていない。
【０００５】
ＬＣＤは様々な応用例で使用されており、特にＬＣＤは、ポータブル装置、例えば小型サイズディスプレイのＰＤＡ装置、ゲームコンソール、携帯電話や、中型サイズディスプレイのラップトップ（「ノートブック」）コンピュータで一般的である。こうした応用例では、設計を薄くかつ小型化し、電力消費を低くすることが必要である。しかし、ＬＣＤ技術はまた、より大きなディスプレイサイズを一般に必要とする非ポータブル装置、例えばデスクトップ・コンピュータ・ディスプレイやＴＶセットでも使用される。様々なＬＣＤ応用例が、最適な結果を達成するために様々なＬＣＤ設計を必要する可能性がある。ＬＣＤ装置についてのより「伝統的な」市場、例えば電池駆動式装置（例えばＰＤＡ、携帯電話、ラップトップコンピュータ）の市場では、高い輝度効率を有し、電力消費が低減されるＬＣＤが必要とされる。デスクトップ・コンピュータ・ディスプレイでは、解像度、イメージ品質、およびカラーリッチネスが高いことが主な問題点であり、低電力消費は２次的な問題に過ぎない。ラップトップ・コンピュータ・ディスプレイは高解像度と低電力消費を共に必要とする。しかし、多くのそうした装置では、画像品質およびカラーリッチネスに折り合いがつけられる。ＴＶディスプレイ応用例では、画像品質およびカラーリッチネスは一般に最も重要な問題である。そうした装置では、電力消費および高解像度は２次的な問題である。
【０００６】
通常、後方照明をＬＣＤ装置に供給する光源は冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）である。図３に、当技術分野で周知のＣＣＦＬの典型的なスペクトルの略図を示す。図３に示すように、光源スペクトルは、それぞれ赤、緑、および青の光に対応する、３つの比較的狭い主波長範囲を含む。あるいは、当技術分野で周知のその他の適切な光源を使用することもできる。フィルタサブピクセルアレイ内のＲＧＢフィルタは通常、（例えば、対応するＣＲＴモニタの色域に可能な限り近い）十分に広い色域を再現するように設計されるが、例えば図３のＣＣＦＬスペクトルピークと概して重なる透過曲線を有するフィルタを選択することにより、表示効率を最大にするようにも設計される。一般には、所与のソース輝度に対して、より狭い透過スペクトルを有するフィルタはより広い色域を与えるが、ディスプレイ輝度が低下し、逆も同様である。例えば、電力効率が重要な問題である応用例では、色域幅がしばしば犠牲にされる。あるＴＶ応用例では、輝度が重要な問題であるが、鈍い色は許容されない。
【０００７】
図４Ａに、既存のラップトップ・コンピュータ・ディスプレイの典型的なＲＧＢフィルタスペクトルを略図で示す。図４Ｂに、理想的なＮＴＳＣ色域（図４Ｂの点線の三角形領域）と比べた典型的なラップトップスペクトルの再現可能な色域（図４Ｂの破線の三角形領域）を表す色度図を示す。図４Ｂに示すように、ＮＴＳＣ色域は、典型的なラップトップ・コンピュータ・ディスプレイの色域よりもかなり広く、したがって、ＮＴＳＣ色域に含まれる多くの色の組合せは、典型的なカラー・ラップトップ・コンピュータ・ディスプレイでは再現することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
人間の見る多くの色は、標準的な赤−緑−青（ＲＧＢ）モニタ上では認識することがで
きない。４つ以上の原色を用いるディスプレイ装置を使用することにより、ディスプレイの再現可能な色域は拡張される。加えて、または別法として、ディスプレイによって生成される輝度レベルを著しく向上させることができる。本発明の諸実施形態は、４つ以上の原色を使用して、ディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置などのシンプロファイル（ｔｈｉｎ  ｐｒｏｆｉｌｅ）ディスプレイ装置上にカラーイメージを表示するシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、４つ以上の相異なる色のサブピクセルを使用して各ピクセルを生成する、改良型の多原色ディスプレイ装置を提供する。本発明のこの態様の諸実施形態では、ピクセル当たり４から６個（またはそれ以上）の相異なるカラーサブピクセルを使用することにより、色域をより広くし、視感度係数をより高くすることが可能となる。ある実施形態では、ピクセル当たりのサブピクセルの数と相異なるサブピクセルのカラースペクトルとを最適化して、所望の十分広い色域、十分高い輝度、および十分高いコントラストの組合せを得ることができる。
【００１０】
本発明のある実施形態では、４つ以上の原色を使用することにより、その原色の一部、例えば赤、緑、および青に対して比較的狭い波長範囲を使用することが可能となり、したがってその原色の彩度が向上することによって、ディスプレイの再現可能な色域を拡張することができる。そのような狭い範囲からの輝度レベルが潜在的に低下するのを補償するために、本発明の一部の実施形態では、狭い波長範囲の色に加えて、広い波長範囲の原色、例えば専用に設計された黄および／またはシアンを使用することができ、それによってディスプレイの全輝度が向上する。本発明の別の実施形態では、追加の原色（例えばマゼンタ）および／または様々な原色スペクトルを使用して、表示するイメージの様々なその他の性質を改善することができる。本発明の諸実施形態によれば、特定の原色とサブピクセル構成を設計することにより、所与のシステムの要件に適合するように色域幅と全ディスプレイ輝度の最適な組合せを達成することができる。
【００１１】
本発明の実施形態による４原色以上のＬＣＤ装置の色域およびその他の属性は、装置の使用する相異なる原色サブピクセルフィルタ素子のスペクトル透過特性を制御することによって制御することができる。本発明の一態様によれば、４つ以上の原色、例えばＲＧＢと黄（Ｙ）を生成するために、４つ以上の相異なる原色サブピクセルフィルタが使用される。本発明の別の実施形態では、少なくとも５つの相異なる原色サブピクセルフィルタ、例えばＲＧＢ、Ｙ、およびシアン（Ｃ）の各フィルタが使用される。本発明の追加の実施形態では、少なくとも６つの相異なる原色サブピクセルフィルタ、例えばＲＧＢ、Ｙ、Ｃ、およびマゼンタ（Ｍ）の各フィルタが使用される。
【００１２】
本発明による４原色以上のＬＣＤ装置用の原色サブピクセルフィルタは、様々な基準に従って選択することができ、例えば所望の色域の十分な網羅を確立し、ディスプレイによって生成することができる輝度レベルを最大にし、かつ／または所望の色度標準に従って原色の相対輝度を調節するように選択することができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、４つ以上の原色を使用するシーケンシャル・カラー・ディスプレイ装置、システム、および方法、例えばシーケンシャルカラーＬＣＤ装置を提供する。このような装置では、あらかじめ選択した４つ以上の原色の光を用いて液晶（ＬＣ）セルのアレイを順次後方照明し、その４つ以上の原色イメージの周期的シーケンスを生成し、それが閲覧者の視覚系によってフルカラーイメージとして時間的に統合されることによってカラーイメージが生成される。ある実施形態では、４つ以上の原色を用いたシーケンシャル後方照明が、その４つ以上のカラーフィルタを通じて光を順次フィルタすることによって生成される。別の実施形態では、多色光源、例えば４つ以上の原色のうちのいずれかを別々に生成することができる複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が活動化され、相異なる原色後方照明が順次生成される。
【００１４】
本発明の一態様の諸実施形態によれば、少なくとも４つの相異なる原色を使用してカラーイメージを表示するカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置であって、液晶（ＬＣ）素子のアレイと、カラーイメージに対応する入力を受け取り、ＬＣアレイのＬＣ素子を選択的に活動化し、カラーイメージのグレイレベル表現に対応する減衰パターンを生成するように適合された駆動回路と、ＬＣ素子のアレイと並べられ、各カラー・サブピクセル・フィルタ素子がＬＣ素子の１つと共に登録されるようにＬＣ素子のアレイと共に登録されたカラー・サブピクセル・フィルタ素子のアレイであって、少なくとも４つの原色の光をそれぞれ透過する少なくとも４つのタイプのカラー・サブピクセル・フィルタ素子を含むカラー・サブピクセル・フィルタ素子のアレイとを含む装置が提供される。
【００１５】
本発明の別の態様の諸実施形態によれば、少なくとも４つの原色イメージのシーケンスを含む時間的に統合されるカラーイメージを表示するカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置であって、液晶（ＬＣ）素子のアレイと、その少なくとも４つの原色イメージのそれぞれに対応する入力を受け取り、ＬＣアレイのＬＣ素子を選択的に活動化し、その少なくとも４つの原色イメージのグレイレベル表現に対応する減衰パターンをそれぞれ生成するように適合された駆動回路と、少なくとも４つの相異なる原色の光でＬＣアレイを順次後方照明し、その少なくとも４つの原色イメージを順次生成するように適合された照明システムとを含み、各減衰パターンが原色イメージに対応する原色光でそれぞれ照明されるように駆動回路と照明システムが同期されるカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置が提供される。
【００１６】
本発明のこの態様のある実施形態では、照明システムは、出力経路を有する光源と、光源の出力経路中に少なくとも４つの相異なる原色フィルタを順次挿入して少なくとも４つの相異なる原色の光をそれぞれ生成するフィルタ切換え機構と、少なくとも４つの相異なる原色光をフィルタ切換え機構からＬＣアレイに誘導し、それによってＬＣアレイを後方照明する光学系とを含む。本発明のこの態様の他の実施形態では、照明システムは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイと、複数のＬＥＤを選択的に活動化して、少なくとも４つの相異なる原色光にそれぞれ対応する少なくとも４つの照明パターンのシーケンスを生成するように適合された照明制御回路と、ＬＥＤのアレイによって生成された少なくとも４つの照明パターンで、概して空間的に均一な少なくとも４つの原色光を用いてそれぞれＬＣアレイを後方照明する光学装置とを含む。
【００１７】
本発明の別の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色イメージを表示するカラーディスプレイ装置であって、ｎが３よりも大きく、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆う周期的な反復的スーパーピクセル構造のアレイとして構成された少なくとも４つの相異なる原色それぞれのサブピクセル素子を含むカラーサブピクセル素子のアレイを有し、各スーパーピクセル構造が、所定の固定数のｎ原色ピクセルを含み、各ｎ原色ピクセルが、少なくとも４つの相異なる原色のそれぞれの１カラーサブピクセル素子を含み、スーパーピクセル構造の一部だけを覆うｎ原色ピクセルの決まった組合せは、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆うように周期的に反復することができないカラーディスプレイ装置が提供される。
【００１８】
本発明のこの態様のある実施形態では、少なくとも４つの原色は、少なくとも５つの原色を含み、スーパーピクセル構造は、各シーケンスが５つの原色のうち４つのサブピクセル素子の相異なる組合せをそれぞれ含む４つのサブピクセル素子の５つのシーケンスを含むほぼ矩形の構成を含む。本発明のこの態様の別の実施形態では、少なくとも４つの原色は、少なくとも６つの原色を含み、スーパーピクセル構造は、各シーケンスが６つの原色のうち４つのサブピクセル素子の相異なる組合せをそれぞれ含む４つのサブピクセル素子
の３つのシーケンスを含むほぼ矩形の構成を含む。
【００１９】
本発明の追加の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色ディスプレイ上にｎ原色イメージを表示する方法において、ｎが３よりも大きく、ｎ原色ディスプレイが、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆う周期的な反復的スーパーピクセル構造のアレイとして構成された少なくとも４つの相異なる原色それぞれのサブピクセル素子を含むカラーサブピクセル素子のアレイを有し、各スーパーピクセル構造が、所定の固定数のｎ原色ピクセルを含み、各ｎ原色ピクセルが、少なくとも４つの相異なる原色のそれぞれの１カラーサブピクセル素子を含み、スーパーピクセル構造の一部だけを覆うｎ原色ピクセルの決まった組合せは、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆うように周期的に反復することができない方法であって、複数の３成分ピクセルを含み、第１の解像度を有する３成分カラー・イメージ・データ、例えばＲＧＢデータまたはＹＣＣデータを表す入力を受け取るステップと、３成分カラー・イメージ・データをスケーリングして、第１の解像度とは異なる第２の解像度を有するスケーリング済み３成分カラー・イメージ・データを生成するステップと、スケーリング済み３成分カラー・イメージ・データを、ｎ原色イメージを表す対応するｎ原色ピクセルデータに変換するステップと、ｎ原色ピクセルデータに対応するｎ原色入力信号を生成するステップとを含む方法が提供される。
【００２０】
本発明のこの態様のある実施形態では、この方法は、ｎ原色入力信号を生成するステップの前に、各スーパーピクセルのすべてのｎ原色ピクセルのｎ原色ピクセルデータを収集するステップと、各スーパーピクセル構造を表す収集したデータを、各スーパーピクセルの１つのサブピクセルをそれぞれ表す複数のサブピクセル・データ・セグメント内に配布するステップとを含み、ｎ原色入力信号を生成するステップは、サブピクセルごとのグレイレベル値を生成するステップを含む。
【００２１】
本発明のさらに別の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色ディスプレイ上にｎ原色イメージを表示する方法において、ｎが６以上であり、ｎ原色ディスプレイが、少なくとも原色の第１組および原色の第２組を含む少なくとも６つの相異なる原色のそれぞれのカラーサブピクセル素子を含む、少なくとも６つの相異なる原色のそれぞれの少なくとも１つのカラーサブピクセル素子を含む周期的に反復する配列として構成されたカラーサブピクセル素子のアレイを有する方法であって、原色の第１組のそれぞれの１つのサブピクセルをそれぞれ含む複数のピクセルを含むイメージデータを表すイメージ入力を受け取るステップと、イメージデータを、ピクセルの第１グループを含む第１イメージ成分と、ピクセルの第２グループを含む第２イメージ成分に分離するステップであって、第１グループ中の各ピクセルが第２グループ中のピクセルにそれぞれほぼ隣接するステップと、第２グループ中のピクセルを、原色の第２組のそれぞれの１つのサブピクセルをそれぞれ含む対応する変換済みピクセルに変換するステップと、第２グループ中の変換済みカラーピクセルのそれぞれと、第１グループ中のほぼ隣接するピクセルのそれぞれとに対応するデータを表すｎ原色入力信号を生成するステップとを含む方法が提供される。
【００２２】
本発明のこの態様のある実施形態では、この方法は、ｎ原色入力信号を生成するステップの前に、第２グループ中の変換済みピクセルのそれぞれを、第１グループのほぼ隣接するピクセルと組み合わせ、少なくとも６つの原色のそれぞれの１つのサブピクセルを含む対応するｎ原色ピクセルを生成するステップを含み、ｎ原色入力信号を生成するステップは、各ｎ原色ピクセルに対応するデータを表す信号を生成するステップを含む。
【００２３】
さらに、本発明のこの態様のある実施形態では、イメージ入力は、３成分カラー・イメージ・データ、例えばＲＧＢデータまたはＹＣＣデータを表すカラーイメージ入力を含み、少なくとも原色の第１組および第２組は、３つの原色の第１組および第２組を含み、ｎ原色イメージの各カラーピクセルは、３つの原色の第１組または第２組のどちらかによっ
て再現される。本発明のこの態様のその他の実施形態では、イメージ入力は、複数の白黒ピクセルを含む白黒イメージデータを表す白黒イメージ入力を含む。原色のこの少なくとも第１組および第２組は、３つの相補的な原色の第１組および第２組を含むことができ、ｎ原色イメージの各白黒ピクセルは、原色の第１組または第２組のどちらかで生成することができる。あるいは、原色のこの少なくとも第１組および第２組は、相補的な原色の第１対、第２対、および第３対を含み、ｎ原色イメージの各白黒ピクセルは、原色の第１対、第２対、および第３対のうちの１つで生成される。
【００２４】
本発明のさらに別の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色イメージを表示するカラーディスプレイ装置であって、ｎが６以上であり、少なくとも原色の第１組および原色の第２組を含む少なくとも６つの相異なる原色のそれぞれのカラーサブピクセル素子を含む、少なくとも６つの相異なる原色のそれぞれの少なくとも１つのカラーサブピクセル素子を含む周期的に反復する配列として構成されたカラーサブピクセル素子のアレイを有し、周期的に反復する配列内の各サブピクセルが、相補的な原色の少なくとも１つのサブピクセルに隣接するカラーディスプレイ装置が提供される。
【００２５】
本発明のこの態様のある実施形態では、周期的に反復する配列が、原色の第１組のそれぞれのサブピクセル素子の第１シーケンスと、原色の第２組のそれぞれのサブピクセル素子の第２シーケンスとを含み、第１シーケンス中の各サブピクセル素子が、第２シーケンス中の相補的な原色のサブピクセル素子に隣接する。
【００２６】
本発明のさらに追加の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色イメージを表示するシステムであって、ｎが３よりも大きく、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆う周期的な反復的スーパーピクセル構造のアレイとして構成された、少なくとも４つの相異なる原色のそれぞれのサブピクセル素子を含むカラーサブピクセル素子のアレイを有するｎ原色カラーディスプレイ装置であって、各スーパーピクセル構造が、所定の固定数のｎ原色ピクセルを含み、各ｎ原色ピクセルが、少なくとも４つの異なる原色のそれぞれの１つのカラーサブピクセル素子を含み、スーパーピクセル構造の一部だけを覆うｎ原色ピクセルの決まった組合せは、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆うように周期的に反復することができないｎ原色カラーディスプレイ装置と、複数の３成分ピクセルを含み、第１の解像度を有する３成分カラー・イメージ・データ、例えばＲＧＢデータまたはＹＣＣデータを表す入力を受け取るための手段と、３成分カラー・イメージ・データをスケーリングして、第１の解像度とは異なる第２の解像度を有するスケーリング済み３成分カラー・イメージ・データを生成するスケーリングユニットと、スケーリング済み３成分カラー・イメージ・データを、ｎ原色イメージを表す対応するｎ原色ピクセルデータに変換する変換器と、ｎ原色ピクセルデータに対応するｎ原色入力信号を生成するための手段とを含むシステムが提供される。
【００２７】
本発明のこの態様のある実施形態では、このシステムは、各スーパーピクセルのすべてのｎ原色ピクセルのｎ原色ピクセルデータを収集する収集ユニットと、各スーパーピクセル構造を表す収集したデータを、各スーパーピクセルの１つのサブピクセルをそれぞれ表す複数のサブピクセル・データ・セグメント内に配布する配布ユニットとをさらに含み、ｎ原色入力信号を生成するための手段が、サブピクセルごとにグレイレベル値を生成する。
本発明のさらに別の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色イメージを表示するシステムであって、ｎが６以上であり、少なくとも原色の第１組および原色の第２組を含む少なくとも６つの相異なる原色のそれぞれのカラーサブピクセル素子を含む、少なくとも６つの相異なる原色のそれぞれの少なくとも１つのカラーサブピクセル素子を含む周期的に反復する配列として構成されたカラーサブピクセル素子のアレイを有するｎ原色ディスプレイ装置と、原色の第１組のそれぞれの１つのサブピクセルをそれぞれ含む複数のピクセルを含むイメージデータを表すイメージ入力を受け取るイメージコレクタと、カラー・イメージ・データを、ピクセルの第１グループを含む第１イメージ成分と、ピクセルの第２グループを含む第２イメージ成分に分離するための手段であって、第１グループ中の各ピクセルが第２グループ中のピクセルにそれぞれほぼ隣接する手段と、第２グループ中のピクセルを、原色の第２組のそれぞれの１つのサブピクセルをそれぞれ含む対応する変換済みピクセルに変換するための手段と、第２グループ中の変換済みカラーピクセルのそれぞれと、第１グループ中のほぼ隣接するピクセルのそれぞれとに対応するデータを表すｎ原色入力信号を生成するための手段とを含むシステムが提供される。
【００２８】
本発明のこの態様のある実施形態では、このシステムは、第２グループ中の変換済みカラーピクセルのそれぞれを、第１グループのほぼ隣接するピクセルと組み合わせ、少なくとも６つの原色のそれぞれの１つのサブピクセルを含む対応するｎ原色ピクセルを生成するピクセルコンバイナをさらに含み、ｎ原色入力信号を生成するための手段は、各ｎ原色ピクセルに対応するデータを表す信号を生成する。
【００２９】
本発明の諸実施形態では、少なくとも４つの原色、またはある実施形態では少なくとも５つまたは６つの原色の波長範囲が、表示するイメージの最適な全輝度を提供するように選択される。加えて、または別法として、少なくとも４つの原色の波長範囲は、表示するイメージの最適な色域幅を提供するように選択される。
【００３０】
本発明のさらに別の態様の諸実施形態によれば、ｎ原色イメージを表示するカラーディスプレイ装置であって、ｎが３よりも大きく、ｎ原色イメージ全体をほぼ覆う周期的に反復するスーパーピクセル構造のアレイとして構成された少なくとも４つの相異なる原色のそれぞれのサブピクセル素子を含むカラーサブピクセル素子のアレイを有し、各スーパーピクセル構造が、所定の固定数のｎ原色ピクセルを含み、各ｎ原色ピクセルが、少なくとも４つの異なる原色のそれぞれの１つのカラーサブピクセル素子を含み、各スーパーピクセル構造内のサブピクセル素子が、１に十分近い平均アスペクト比を有する矩形のサブアレイとして構成されるカラーディスプレイ装置が提供される。
【００３１】
添付の図面と共に行われる本発明の諸実施形態の下記の詳細な説明から、本発明をより完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１Ａは当技術分野で周知の従来技術のＲＧＢ色域を表す色度図に、人間の視覚系の色域の色度図を重ねた略図である。図１Ｂは本発明の例示的実施形態による広い色域を表す色度図に、図１Ａの色度図を重ねた略図である。
【図２】図２Ａは従来技術の３原色ＬＣＤシステムを示す概略ブロック図である。図２Ｂは本発明の一実施形態によるｎ原色ＬＣＤシステムを示す概略ブロック図である。
【図３】従来技術の冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）光源の典型的なスペクトルを示す概略的グラフである。
【図４】図４Ａは従来技術のラップトップ・コンピュータ・ディスプレイの典型的なＲＧＢフィルタスペクトルを示す概略的グラフである。図４Ｂは図４Ａの従来技術のＲＧＢフィルタスペクトルによって再現される色域を表す色度図に、理想的な従来技術のＮＴＳＣ色域を重ねた略図である。
【図５】図５Ａは本発明の一実施形態による５原色ディスプレイ装置用の１つの例示的フィルタ設計の透過曲線を示す概略的グラフである。図５Ｂは図５Ａのフィルタ設計の色域を表す色度図に、２つの例示的な従来技術の色域表現を重ねた略図である。
【図６】図６Ａは本発明の一実施形態による５原色ディスプレイ装置用の別の例示的フィルタ設計の透過曲線を示す概略的グラフである。図６Ｂは図６Ａのフィルタ設計の色域を表す色度図に、２つの例示的な従来技術の色域表現を重ねた略図である。
【図７】図７Ａは本発明の一実施形態による６原色ディスプレイ装置用のフィルタ設計の透過曲線を示す概略的グラフである。図７Ｂは図７Ａのフィルタ設計の色域を表す色度図に、２つの例示的な従来技術の色域表現を重ねた略図である。
【図８】本発明の諸実施形態による４原色ディスプレイ装置内のサブピクセルの例示的構成の略図である。
【図９】本発明の諸実施形態による５原色ディスプレイ装置内の、スーパーピクセル構造を含むサブピクセルの例示的構成の略図である。
【図１０】本発明の諸実施形態による６原色ディスプレイ装置内の、スーパーピクセル構造を含むサブピクセルの例示的構成の略図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるｎ原色ディスプレイシステムの各部におけるデータフローを示す概略ブロック図である。
【図１２】図１２Ａは本発明の諸実施形態による６原色カラーディスプレイ装置用の１つの例示的ピクセル構成を示す略図である。図１２Ｂは本発明の諸実施形態による６原色カラーディスプレイ装置用の別の例示的ピクセル構成を示す略図である。
【図１３】図１３Ａは本発明の諸実施形態による６原色ディスプレイの例示的色域の略図である。図１３Ｂは本発明の例示的実施形態による６原色カラーディスプレイシステム用のデータフロー方式を示す概略ブロック図である。
【図１４】本発明の例示的実施形態によるシーケンシャルｎ原色ＬＣＤ装置の略図である。
【図１５】複数の副色域に分割された人間の視覚の色域の色度図の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
下記の説明では、本発明の完全な理解を可能にする特定の実施形態を参照して本発明の様々な態様を説明する。しかし、本発明が本明細書に記載の特定の実施形態および実施例に限定されないことは当業者には明らかであろう。さらに、本明細書に記載の装置、システム、および方法のある細部がカラーディスプレイ装置、システム、および方法の周知の態様に関係する範囲で、話をわかりやすくするためにそのような細部を省略または単純化していることがある。
【００３４】
図１Ｂに、色度平面上で人間の目の知覚可能な色域を表す蹄鉄図によって囲まれた、本発明の一実施形態による３原色以上のディスプレイの色域を示す。図１Ｂの６つの辺を有する形状は、本発明の例示的実施形態による６原色ディスプレイの色域を表す。この色域は、図１Ｂの点線の三角形の形状で表される典型的なＲＧＢ色域よりもかなり広い。本発明の例示的実施形態による４つ以上の原色を用いるモニタ装置および実施形態ディスプレイ装置の諸実施形態が、「Ｄｅｖｉｃｅ，  Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｒｕｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の２０００年１１月１４日出願の米国特許出願第０９／７１０８９５号、２００１年６月７日出願の「Ｄｅｖｉｃｅ，  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｒｕｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の、ＰＣＴ公開ＷＯ  ０１／９５５４４として２００１年１２月１３日に発行された国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０１／００５２７、２００１年１２月１８日出願の「Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｉｎｔ  Ｐｒｏｏｆｅｒ」という名称の米国特許出願第１０／０１７５４６号、および２００２年５月２３日出願の「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｄａｔａ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｆｏｒ  ｗｉｄｅ  ｇａｍｕｔ  ｄｉｓｐｌａｙｓ」という名称の国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０２／００４１０に記載されており、この出願および公開のすべての開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３５】
本発明の諸実施形態では、上記で参照した特許出願で開示される方法およびシステム、例えばソースデータを原色データに変換する方法、あるいは原色材料またはフィルタを作成する方法を使用することができるが、代替実施形態では、本発明のシステムおよび方法を、ｎが３より大きいとして、その他の任意の適切なｎ原色ディスプレイ技術と共に使用することができる。こうした応用例で説明されるある実施形態は、リア／フロント投影装置、ＣＲＴ装置、またはその他のタイプのディスプレイ装置に基づく。下記の説明では、ｎが３より大きいとして、好ましくはＬＣＤを用いる、本発明の例示的実施形態によるｎ原色フラットパネルディスプレイ装置に主に焦点を当てるが、代替実施形態では、本発明のシステム、方法、および装置を、その他のタイプのディスプレイや、その他のタイプの光源および変調技法と共に用いることもできることを理解されたい。例えば、本発明のｎ原色カラーディスプレイ装置の原理を適切に変更して、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）装置、またはそうしたディスプレイ装置の任意の異種組合せとして容易に実装できることを当業者は理解されよう。
【００３６】
図２Ｂに、本発明の一実施形態による４原色以上のディスプレイシステムの略図を示す。このシステムは、光源２１２と、液晶（ＬＣ）素子（セル）のアレイ２１４、例えば当技術分野で周知の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アクティブマトリックス技術を用いるＬＣアレイとを含む。この装置は、ＬＣアレイセルを、例えば当技術分野で周知のアクティブマトリックスアドレッシングによって駆動する電子回路２２０と、ｎが３より大きいとして、ＬＣアレイと並べられたｎ原色フィルタアレイ２１６とをさらに含む。本発明の諸実施形態によるＬＣＤ装置の諸実施形態では、表示されるイメージの各フルカラーピクセルは、相異なる原色にそれぞれ対応する４つ以上のサブピクセルによって再現され、例えば、各ピクセルは、対応する４つ以上のサブピクセルの組を駆動することによって再現される。サブピクセルごとに、ＬＣアレイ２１４内の対応するセルが存在する。後方照明源２１２は、カラーイメージを生成するのに必要な光を供給する。各サブピクセルの透過率は、対応するピクセルに対するイメージデータ入力に基づいて、対応するアレイ２１４のＬＣセルに印加される電圧によって制御される。ｎ原色コントローラ２１８は、入力データを、例えばＲＧＢまたはＹＣＣフォーマットとして受け取り、データを所望のサイズおよび解像度に最適にスケーリングし、各ピクセルに対する入力データに基づいて、相異なるドライバに送達される信号の大きさを調節する。後方照明源２１２によって供給される白色光の強度は、ＬＣアレイの素子によって空間変調され、サブピクセルに対するイメージデータに従って各サブピクセルの照明が選択的に制御される。選択的に減衰された各サブピクセルの光は、カラーフィルタアレイ２１６の対応するカラーフィルタを通過し、それによって所望のカラーサブピクセルの組合せが生成される。人間の視覚系は、相異なるカラーサブピクセルを通じてフィルタされた光を空間的に統合し、カラーイメージを知覚する。
【００３７】
本発明の諸実施形態によるＬＣＤ装置の色域およびその他の属性は、いくつかのパラメータによって制御することができる。こうしたパラメータには、後方照明素子（光源）、例えば冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）のスペクトル、ＬＣアレイ中のＬＣセルのスペクトラルトランスミッション、およびカラーフィルタのスペクトラルトランスミッションが含まれ
る。３原色ディスプレイでは、最初の２つのパラメータ、すなわち光源のスペクトルとＬＣセルのスペクトラルトランスミッションは、通常はシステムの制約によって指示され、したがって、フィルタに対するカラーを選択して、直接的に、図１Ａに示す所望のＲＧＢ三角形の「コーナ」で、必要な表色値を提供することができる。３原色ＬＣＤ装置の効率を最大にするため、フィルタのスペクトラルトランスミッションは、可能な範囲で光源の波長ピークとほぼ重なるように設計される。３原色ＬＣＤ装置でのフィルタの選択は、主に全輝度効率を最大にすることに基づくことができる。この状況では、より狭いスペクトラルトランスミッション曲線を有するフィルタを選択することにより、より彩度の高い原色が得られ、一般にディスプレイの全輝度レベルが低下することに留意されたい。
【００３８】
本発明の諸実施形態による４つ以上の原色の多原色ディスプレイでは、必要な色域にほぼ重なるように無限の数のフィルタの組合せを選択することができる。本発明のフィルタ選択方法は、次の要件に従ってフィルタ選択を最適化することを含むことができる。その要件とは、所望の２次元色域の十分な網羅を確立すること、例えば、広色域応用例に対してはＮＴＳＣ規格の色域、高輝度応用例に対しては「従来の」３色ＬＣＤ色域を使用すること、すべての原色を組み合わせることによって得ることができる平衡白色点の輝度レベルを最大にすること、および所望の照明規格、例えば高精細度ＴＶ（ＨＤＴＶ）システムのＤ６５白色点色度規格に従って原色の相対強度を調節することである。
【００３９】
本発明の諸実施形態は、４つ以上の原色を使用するディスプレイ装置、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置などのシンプロファイルディスプレイ装置上にカラーイメージを表示するシステムおよび方法を提供する。本明細書では、本発明のいくつかの実施形態を、ピクセル当たり使用するカラーフィルタ数が４つ以上である、４つ以上の原色を使用するＬＣＤ装置の状況で説明する。この構成には、従来のＲＧＢディスプレイ装置と比べていくつかの利点がある。まず、本発明によるｎ原色ディスプレイ装置により、ディスプレイの網羅する色域を拡張することが可能となる。第２に、本発明による装置により、ディスプレイの視感度係数を著しく向上させることが可能となり、ある場合には、下記で論じるように約５０パーセント以上の向上を達成することができる。本発明の特徴は、ポータブル（例えば電池駆動式の）ディスプレイ装置に対して特に有利である。視感度係数の向上により、そのような装置の電池寿命および全重量が伸びるからである。第３に、下記で本発明の特定の諸実施形態を参照してより詳細に説明するように、本発明による装置により、本発明のサブピクセルレンダリング技法を効率的に利用することによってグラフィックス解像度を向上させることが可能となる。
【００４０】
本発明の諸実施形態によるある多原色ディスプレイ装置では、各ピクセルを作成するのに４つ以上の相異なる色のサブピクセルが使用される。本発明の諸実施形態では、ピクセル当たり４から６個（またはそれ以上）の相異なるカラーサブピクセルを使用することにより、色域をより広くし、視感度係数をより高くすることが可能となる。ある実施形態では、ピクセル当たりのサブピクセルの数と相異なるサブピクセルのカラースペクトルとを最適化して、所望の十分広い色域、十分高い輝度、および十分高いコントラストの組合せを得ることができる。
【００４１】
例えば、本発明の一実施形態に従って４つ以上の原色を使用することにより、Ｒ、Ｇ、およびＢカラーフィルタに対してより狭い透過曲線（例えば、より狭い実効透過範囲）を有するフィルタを使用することが可能となり、したがってＲ、Ｇ、およびＢサブピクセルの彩度が向上することによって、再現可能な色域を拡張することが可能となる。そのような狭い範囲を補償するために、本発明のある実施形態では、ＲＧＢ純色に加えてより広帯域のサブピクセルフィルタを使用することができ、それによってディスプレイの全輝度が向上する。本発明の諸実施形態では、ｎ原色ディスプレイのサブピクセルフィルタとフィルタ構成を適切に設計することにより、所与のシステムの要件に適合するように色域幅と
全ディスプレイ輝度の最適な組合せを達成することができる。
【００４２】
図５Ａおよび図６Ａに、本発明の諸実施形態による５原色ディスプレイ装置の２つの代替設計についての透過曲線の略図を示す。使用した５つの原色は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、シアン（Ｃ）、および黄（Ｙ）であり、ＲＧＢＣＹと総称する。図５Ｂおよび図６Ｂに、それぞれ図５Ａおよび図６Ａのフィルタ設計により得られる色域の略図を示す。どちらの設計でも、下記で詳細に論じるように、対応する従来の３色ＬＣＤ装置よりも色域の網羅が広く、かつ／または輝度レベルが高くなることを理解されよう。当技術分野で周知のように、従来の３色ＬＣＤの正規化全輝度レベルは以下のように計算することができる。
【００４３】
Ｙ（３−ｃｏｌｏｒｓ）＝（Ｙ（ｃｏｌｏｒ１）＋Ｙ（ｃｏｌｏｒ２）＋Ｙ（ｃｏｌｏｒ３））／３
同様に、本発明の一実施形態による５色ＬＣＤ装置の正規化輝度レベルは以下のように計算することができる。
【００４４】
Ｙ（５−ｃｏｌｏｒｓ）＝（Ｙ（ｃｏｌｏｒ１）＋Ｙ（ｃｏｌｏｒ２）＋Ｙ（ｃｏｌｏｒ３）＋Ｙ（ｃｏｌｏｒ４）＋Ｙ（ｃｏｌｏｒ５））／５
上式で、Ｙ（ｃｏｌｏｒｉ）はｉ番目の原色の輝度レベルを表し、Ｙ（ｎ−ｃｏｌｏｒ
ｓ）はｎ原色ディスプレイの正規化全輝度レベルを表す。
【００４５】
図５Ｂに示す色域は、対応する３色ＬＣＤ装置（図４Ｂ）の色域と同程度であるが、図５Ａのフィルタ設計を使用して得ることができる輝度レベルは、対応する３色ＬＣＤの輝度レベルよりも約５０％高い。この実施形態でより高い輝度レベルが達成されるのは、広い透過領域を有し、したがってＲＧＢフィルタよりも多くの後方照明を透過するように特に設計された黄（Ｙ）およびシアン（Ｃ）の各カラーサブピクセルを追加したためである。この新しいフィルタ選択基準は、狭い透過範囲を有するように通常設計される従来の原色フィルタの選択基準とは概念的に異なる。当技術分野で周知の方法を用いて透過スペクトルおよび後方照明スペクトルから計算される、この実施形態についての白色点色度座標は、ｘ＝０．３１８、ｙ＝０．３５２である。
【００４６】
図６Ｂに示すように、図６Ａのフィルタ設計についての色域は、対応する従来の３色ＬＣＤの色域（図４Ｂ）よりもかなり広く、カラーＣＲＴ装置についての理想的な基準色域である対応するＮＴＳＣ色域よりも広く、輝度レベルは、大ざっぱには従来の３色ＬＣＤの輝度レベルと等しい。この実施形態では、５色ＬＣＤ装置の全輝度レベルは、ずっと狭い色域を有する３色ＬＣＤ装置の全輝度レベルと同様である。周知の技術分野で周知の方法を使用して透過スペクトルおよび後方照明スペクトルから計算した、この実施形態についての白色点座標は、ｘ＝０．３１０、ｙ＝０．３４３である。本発明の諸実施形態では、様々な原色および／または追加の原色（例えば６色ディスプレイ）の使用を含むその他の設計を使用して、特定の応用例に適した、より高いまたは低い輝度レベル、より広いまたは狭い色域、あるいは輝度レベルと色域の任意の所望の組合せを生成することができる。
図７Ａに、本発明の諸実施形態による６原色ディスプレイのフィルタ透過曲線の略図を示す。６つの原色は、赤、緑、青、シアン、マゼンタ（Ｍ）、および黄であり、ＲＧＢＣＭＹと総称する。図７Ｂに、図７Ａのフィルタ設計によって得られる色域の略図を示す。図７Ａおよび図７Ｂのフィルタ設計は、各ピクセルにマゼンタ（Ｍ）フィルタサブピクセルが追加されることを除いて、図５Ａおよび図５Ｂのフィルタ設計と概して同じである。この例示的６原色ディスプレイについての白色点座標はｘ＝０．３１９およびｙ＝０．３２１であり、輝度利得は１に等しい。
【００４７】
図１５に、本発明の諸実施形態に従って効果的なカラーフィルタスペクトルを選択するのに使用することができる、６つの副色域、すなわち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の各副色域に分割された、人間が認識可能な色域の色度図の略図を示す。ある実施形態では、図１５のそれぞれの副色域内の色度値を生成するのに、３つ以上の原色フィルタ、例えば図５Ａおよび図６Ａの実施形態のような５つのカラーフィルタ、または図７Ａの実施形態のような６つのカラーフィルタを選択することができる。それぞれの副色域内の所与の原色に対して選択される正確な色度位置は、特定のシステム要件、例えば色度平面内の色域の所望の幅や所望のイメージ輝度に従って決定することができる。上記で詳細に論じたように、システム要件は特定の装置応用例に依存し、例えばある応用例では色域のサイズが優先され、別の応用例ではイメージ輝度が優先される。図１５の副色域は、本発明の諸実施形態に従って、所望の白色点バランスを維持しながら広い色域網羅および／または高い輝度レベルを提供するように原色を選択することができる近似的境界を表す。所与のフィルタスペクトル選択と周知の後方照明スペクトルについての、図１５の副色域内の原色の色度値の位置は、当技術分野で周知の直接的な数学的計算を用いて計算することができ、その所与のフィルタスペクトル選択に対して所望の色域が得られるかどうかが判定される。
【００４８】
本発明の一実施形態では、前述の例示的６原色設計と共に、下記で詳細に説明するサブピクセルレンダリング技法を使用して、ディスプレイの解像度を著しく向上させることができ。本発明の代替実施形態では、特定のディスプレイ応用例に従って、様々な原色および原色スペクトル設計を使用して、所望の結果を生成することができる。
【００４９】
本発明の装置、システム、および方法のある実施形態では、従来の３サブピクセルディスプレイフォーマットと互換のフォーマットを用いて４つ以上の原色を表示することができる。当技術分野で周知のように、従来のＲＧＢベースのＬＣＤ装置の各ピクセルは、３つのサブピクセル、すなわち赤、緑、および青から構成される。通常、各サブピクセルは、約１：３のアスペクト比を有し、それによって、得られるピクセルアスペクト比は約１：１となる。イメージのアスペクト比は、行中のピクセルの数と、列中のピクセルの数の比として定義される。典型的なフルスクリーンＬＣＤディスプレイのイメージアスペクト比は約４：３である。各ピクセルが概して正方形であり、かつ４：３のアスペクト比構成として構成されると仮定すると、ディスプレイ解像度は全ピクセル数によって決定される。所与の解像度のビデオまたはグラフィックイメージを別の解像度のウィンドウ（例えばディスプレイピクセル構成）内に表示するとき、スケーリング機能が必要となる。スケーリング機能は、元のイメージピクセルデータの補間またはデシメーションを含むことができ、所望のディスプレイ解像度の所与の画面サイズに適した正確なピクセルの数および構成を生成する。大部分の応用例では、約１：１の全ピクセルアスペクト比が必要である。一般的なビデオやＴＶの応用例では、正確なアスペクト比の再現は重要ではない。その他の応用例、例えばＡｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（Ｒ）などのグラフィック・ソフトウェア・アプリケーションのためのイメージを表示する際に、幾何学的精度を必要とする応用例では特に、ソフトウェアレンダリング方法をさらに使用して、ピクセルサイズの「ひずみ」を補償することができる。
【００５０】
下記で説明するように、ピクセルアスペクト比約１：１を維持するような、本発明の諸実施形態による４つ以上の原色を使用する装置のサブピクセルの構成には、多数の可能な方法がある。ＬＣＤ装置の全体の解像度およびアスペクト比は一般に、ハードウェアレベルで、例えば装置のＬＣアレイ中のＬＣセル数によって決定される。既存のＬＣＤ装置の幾何学的設計を変更して、例えば１：３以外のサブピクセルアスペクト比を有する新しいサブピクセルレイアウトを設計することは可能であるが、そのような設計の変更は高価であり、したがって望ましくないことがある。したがって、発明のある実施形態では、サブ
ピクセルを以下に述べるような効率的な構成として構成することによって、従来のサブピクセルアスペクト比１：３を維持することができる。そのような構成は、１：１に可能な限り近いアスペクト比を有することができ、その構成は、標準的なＲＧＢディスプレイで使用されるＬＣアレイの対応するセルによって照明することができる３つ以上のサブピクセルフィルタの周期的パターンを含むことができ、新しいタイプのディスプレイ、例えば新しいＴＦＴアクティブマトリックス設計を設計する必要がなくなる。基本ディスプレイ構成要素の再設計、特に新しいタイプのＴＦＴアクティブマトリックスの設計は非常に複雑かつ高価であるので、本発明の特徴を既存のディスプレイ設計に統合するというオプションは、本発明の諸実施形態の際立った利点である。
【００５１】
上述の周期的サブピクセルパターン（以後「スーパーピクセル」構造と呼ぶ）は、いくつかのカラーサブピクセル、例えば３つ以上の各原色について少なくとも１つのサブピクセルを含むことができる。上記で論じたように、基本ディスプレイ構成要素の再設計を回避するため、既存のＲＧＢサブピクセルアレイフォーマットに適合するようにスーパーピクセル構造を設計することができる。矩形のスーパーピクセル構造を仮定すると、本発明のある実施形態によれば、各スーパーピクセルは、ｍ×ｋ個のサブピクセルを含むことができ、それによって、スーパーピクセル構造内のｎ原色ピクセル（ｎ＞３）の数は（ｍ×ｋ）／ｎに等しい。ＮＬおよびＮＷがそれぞれｎ原色ピクセル単位で測定したスーパーピクセルの長さおよび幅であるとすると、「スーパーピクセル」構造内のｎ原色ピクセルの数は、ＮＬ×ＮＷにも等しいので、以下の等式が成り立つ。
【００５２】
ＮＬ×ＮＷ＝（ｍ×ｋ）／ｎ
スーパーピクセル構造の長さはＮＬ×Ｌであり、これはｍ／３に等しく、スーパーピクセルの幅はＮＷ×Ｗであり、これはｋに等しい。ただし、ＬおよびＷはそれぞれ、３セルピクセル単位で測定したｎ原色ピクセルの平均長さおよび平均幅である。したがって、ｎ原色ピクセルの平均アスペクト比は、以下の式で与えられる。
【００５３】
Ｌ／Ｗ＝ｍ／（３ｋ）×  ＮＷ／ＮＬ＝ｍ２  ／  （３ｎ）ＮＬ−２
上記の要件を満たす最小のスーパーピクセル構造を求めるために、各スーパーピクセル内の縦方向または横方向のｎ原色ピクセルの数を値１、例えばＮＬ＝１に設定し、それに
よって多原色ピクセルのアスペクト比がｍ２／３ｎによって与えられる。したがって、最
小のスーパーピクセル構造は、ｍの値に対して、ｍ２を３ｎで割った値を可能な限り１に
近づけることによって得られる。
【００５４】
例えば、本発明によるＲＧＢＹ（ＲＧＢ＋黄）ディスプレイシステムなどの４原色ディスプレイについての直接的な構成は、図８に示すように、全イメージアスペクト比４：３を維持する構造としてサブピクセルを並べて構成することを含むことができる。この構成によって値ｍ＝４が得られる。この構成では、例えば３原色ピクセル解像度１０２４×７６８を有するＸＧＡディスプレイ用に設計されたＬＣアレイを使用すると、前述の４原色マルチピクセル構成では実効解像度７６８×７６８が得られる。同様に、３原色ピクセル解像度１２８０×１０２４を有するＳＸＧＡパネルは、本発明のこの実施形態に従って、４原色イメージを解像度９６０×１０２４ピクセルで再現するように適合させることができる。この実施形態による４原色ピクセル形状は矩形であって正方形ではなく、したがってデータスケーリングを適用したときにイメージアスペクト比は変化しないことを理解されたい。図８の実施形態では、４原色ピクセルのアスペクト比は４：３である。したがって例えば、本発明のこの実施形態によるＸＧＡ画面は、縦方向と横方向に同数のｎ原色ピクセルを有することができ、したがってそのようなＸＧＡ画面についてのイメージアスペクト比は４：３のままである。しかし、そのような画面の水平（行）解像度は、対応する３原色ＸＧＡ画面と比べて低い。本発明の一実施形態では、この４原色ディスプレイの正しいイメージ形状を維持するために、元の入力データの水平解像度、例えばＸＧＡ画面では１０２４が、プロポーショナルに低減され、例えばＸＧＡ画面では７６８に低減される。他のディスプレイフォーマットでは異なる調節が必要となることを当業者は理解されよう。例えば解像度１２８０：１０２４のＳＸＧＡ画面は、３原色フォーマットでは４：３ではなく、５：４のアスペクト比を有する。
【００５５】
図９に、本発明の一実施形態による５原色ディスプレイシステムにおけるスーパーピクセル構成の別の例を略図で示す。この５原色構成、例えば各原色がＲＧＢ、シアン（Ｃ）、および黄（Ｙ）である構成では、値ｍ＝４により、５原色ピクセルアスペクト比１６：１５が得られる。図９のスーパーピクセル構成では、ピクセルごとに、５つのサブピクセルを、例えば２つの連続する行にわたって分割することができ、スーパーピクセル構造は４組の５原色ピクセルを含む。スーパーピクセルごとのアスペクト比は１５：４であり、したがって、単一の５原色ピクセルの実効アスペクト比は１６：１５である。この構成では、例えば３原色ピクセル解像度１０２４×７６８を有するＸＧＡディスプレイ用に設計されたＬＣアレイにより、実効５原色ピクセルピクセル解像度７６８×６１４が得られる。同様に、３原色ピクセル解像度１２８０×１０２４を有するＳＸＧＡパネルは、本発明のこの実施形態に従って、５原色ピクセル解像度９６０×８１９を再現するように適合させることができる。
【００５６】
上記の例において、多原色ピクセルの実効（色重み付け）中心は、水平方向および／または垂直方向にシフトすることができることに留意されたい。ピクセルの構造に合致するように入力データを補間するときに、このことを考慮に入れるべきである。前述のスーパーピクセル構成の周期的構造により、下記のように比較的単純な補間プロセスが可能となる。スーパーピクセルごとのデータを、まずスーパーピクセルの矩形グリッド上の位置として計算することができ、次いでデータが、各スーパーピクセル内部に配布される。スーパーピクセルの内部構造は固定されており、例えばすべてのスーパーピクセルは同一のサブピクセル構造を有するので、内部配布ステージも固定され、例えばディスプレイの各スーパーピクセルの位置の如何に関わらず、内部配布が同様に実施される。したがって、単純な矩形グリッドに対して補間プロセスを実施することができ、内部スーパーピクセル構造に関連する複雑な配布が、固定した反復的操作となる。その他の適切な補間方法も本発明と共に使用することができる。
【００５７】
上述の補間プロセスを実施するシステムを、図１１に略図で示す。（例えばＹＣＣまたはＲＧＢフォーマットの）元の解像度の入力データをイメージ・スケーリング・ユニット１１０２で受け取り、イメージ・スケーリング・ユニット１１０２は、イメージ中のピクセル数で定義されるイメージ解像度を、ディスプレイの解像度にスケーリングする。スケーリングは、当技術分野で周知の様々なディスプレイ解像度を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）上で実施されるスケーリングと同様でよい。例えばＫｅｉｔｈ  Ｊａｃｋ、「Ｖｉｄｅｏ  Ｄｅｍｙｓｔｉｆｉｅｄ」、３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、ＬＬＨ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、２００１年で説明されているように、データをずっと高い解像度にアップスケーリングし、次いでディスプレイ解像度に再サンプリングすることができる。任意選択で、アップスケーリングに続いて、次のように再サンプリングを２つのステージで実施して、計算を単純化することができる。第１ステージでは、スーパーピクセルごとにデータを割り振る。第２ステージでは、スーパーピクセルの周知の構造に基づいて、スーパーピクセルレベルで再サンプリングを実施する。データがｎ原色ピクセルグリッド（例えば、ｎ原色ピクセルそれぞれの色重み付け中心によって定義することができる）に再サンプリングした後、ｎ原色変換器１１０４によってｎ原色ピクセルごとに１組のｎ原色係数を計算することができる。各スーパーピクセルを構成するすべて、例えばｍ個のｎ原色ピクセルについてのｎ原色データをスーパーピクセルコレクタ１１０６で組み合わせ、収集したデータをディストリビュータ１１０８で受け取り、ディストリビュータ１１０８は、定義された内部構成に従ってｍ個のｎ原色ピクセルのｍ＊ｎ個の係数をサブピクセルに配布する。
【００５８】
本発明の一実施形態による６原色ディスプレイシステムでは、１つの可能な構成は、図９を参照しながら上記で説明した５原色スーパーピクセル構成と本質的に類似し、適切な変更、例えばマゼンタサブピクセル素子をスーパーピクセル構造の各ピクセルに追加したスーパーピクセル構成を含むことができる。この実施形態による６原色イメージを生成するシステムと、そのようなシステムでのデータの流れは、図１１を参照しながら上記で説明したのと本質的に同じでよい。図１０に略図で示すように、ｎ＝６およびｍ＝４のスーパーピクセル構造は、長さが３原色ピクセルのスーパーピクセル構造の４／３倍、幅が３ピクセルである。したがってこのスーパーピクセル構造内のサブピクセルの合計数は、４／３×３×３＝１２であり、それによって図１０の影付きの領域で概略的に示すように、各スーパーピクセルによって２つの６原色ピクセルが収容される。この６原色ピクセルの平均長さは４／３、その幅は３／２であり、したがってこの実施形態でのスーパーピクセルのアスペクト比は８：９であり、所望の比１：１に比較的近い。
【００５９】
本発明の諸実施形態に従ってその他の構成も使用することができる。例えば、６つのサブピクセルを、それぞれ３サブピクセルの２つの行として構成することができる。この２行構成では、本発明に従って６原色モードで動作するように適合された標準的ＸＧＡディスプレイの解像度は、１０２４×３８４ピクセルに低下し、６原色モードで動作する標準的ＳＸＧＡディスプレイの解像度は１２８０×５１２に低下する。このようなピクセル構成は、下記で説明するようにＴＶやビデオの応用例に対して有用である。
【００６０】
上記の例は、ＬＣアレイを適切に変更せずに、相異なるカラーフィルタ数を増加させる、例えば相異なる色を３個ではなく４〜６個使用すると、ディスプレイの見かけの解像度が低下することがあることを実証している。しかし、ＴＶやビデオの応用例では、この見かけの解像度の低下は重大ではない。標準解像度のＮＴＳＣ  ＴＶシステムは、インターレース・フィールド・レート６０Ｈｚ（フレームレート３０Ｈｚ）で解像度４８０ライン（実質上はブランキングラインと共に５２５ライン）を有する。デジタル化したとき、ＮＴＳＣシステムの解像度は、９６０×４８０から３５２×４８０の範囲内で変化する。ＰＡＬシステムは、インターレース・フィールド・レート５０Ｈｚ（フレームレート２５Ｈｚ）で解像度５７６ＴＶラインを有する。デジタル形式では、ＰＡＬシステムの解像度は、アスペクト比（例えば４：３または１６：９）とピクセルの形状（例えば矩形または正方形）とに応じて１０２４×５７６から４８０×５７６の範囲内で変化する。したがって、本発明の諸実施形態によれば、イメージ解像度を劣化させることなく、既存のＳＸＧＡディスプレイを、標準解像度のＴＶイメージを表示する前述の４、５、または６原色ディスプレイシステムに変換することができる。そのように変換された装置の低下後の解像度は標準的ＴＶイメージデータの解像度よりもなお高いからである。解像度が水平方向に低下する上述のすべてのケース、ならびに解像度が垂直方向に低下する５原色および６原色のケースで、本発明の諸実施形態に従って変換されたディスプレイシステムの解像度は、ＮＴＳＣシステム（４８０ライン）と互換であり（またはそれを上回り）、ＰＡＬシステムの解像度（５７６ライン）に少なくとも非常に近いことに留意されたい。ＸＧＡディスプレイが４〜６原色ディスプレイとして動作するように変換されるあるケースでは、一部の解像度が失われる可能性があるが、下記で説明する、各ピクセル内のサブピクセルの精巧な構成を用いて、わずかに低下した解像度を補償することができる。したがって、多くの既存のタイプの３色ＬＣＤ装置を、実質上の解像度を低下させることなくＴＶ標準イメージを表示することのできる、本発明の諸実施形態による４つ以上の原色を使用するディスプレイに変換できることは当業者には明らかであろう。他の解像度、原色数、およびピクセル構成も本発明の諸実施形態に従って使用することができる。
【００６１】
様々な応用例、特にビデオとコンピュータグラフィックスが混合された応用例では、いかなる解像度の損失も回避することが好ましい。前述の２つの行として構成された６個のサブピクセルを有するピクセルでは、相異なるサブピクセルカラーの特別な構成を実施してディスプレイ解像度を改善することができる。そのような構成の一例を図１２Ａに示す。この構成では、各ピクセル内のサブピクセルが、３つのサブピクセルをそれぞれ含む２つの行として構成される。行Ａは「純色の」ＲＧＢピクセルを含み、行Ｂは「明るい」ＣＭＹピクセルを含む。ＣＭＹピクセルの組合せは、彩度の低いＲＧＢ色、例えばＣ、Ｍ、およびＹの色度値によって定義される三角形の色域に含まれる色も生成することができる。この構造を縦列方向に解析すると、各垂直サブピクセル対は、Ｒ＋Ｃ、Ｇ＋Ｍ、またはＢ＋Ｙとして個々に白色（中性）色度を再現することができる。このことは、各原色サブピクセルを相補的な原色サブピクセルと垂直方向に隣接して配置するようにサブピクセルを構成することによって達成される。したがって、この方法を使用して、グラフィックス応用例での水平白黒解像度を３倍に向上させることができる。
【００６２】
図１２Ｂに、本発明の諸実施形態によるディスプレイピクセルの別の例示的構成を示す。図１２Ａの構成では、行ＡはＲＧＢサブピクセルだけを含み、行ＢはＣＭＹサブピクセルだを含むが、図１２Ｂの代替構成では、ＲＧＢピクセルとＣＭＹピクセルが各行に含まれる。より具体的には、図１２Ｂに示すように、行Ａは、第１ピクセルのＲＧＢサブピクセルと、その後に続く第２ピクセルのＣＭＹサブピクセルとを含み、行Ｂは、第１ピクセルのＣＭＹサブピクセルと、その後に続く第２ピクセルのＲＧＢサブピクセルとを含む。本発明の諸実施形態によるスーパーピクセル構造を設計するのに、様々な他のピクセル構成も適しており、例えばある実施形態では、３原色の各組内の原色の順序を添付の図面に示す順序とは異なるものにできることを理解されたい。
【００６３】
上述の６原色構成により、本発明による６原色ディスプレイの少なくとも３つの動作モードが可能となる。図１３Ａに、そのような６原色ディスプレイの色度平面上の色域を略図で示す。全色域は、６原色をつなぐ点線で表される。ＲＧＢ原色の色域は、破線の三角形で表され、ＣＭＹ原色の色域は、実線の三角形の範囲に及ぶ。図１３Ａ中の影を付けた六角形の領域は、ＣＭＹ原色集合とＲＧＢ原色集合の論理積を取った色域を表す。このディスプレイの第１動作モードは高解像度の「限定色域」モードであり、とりわけグラフィックス応用例に適している。このモードでは、解像度は、対応する３原色ディスプレイの解像度（例えば、ＳＸＧＡディスプレイでは１２８０×１０２４ピクセル、ＸＧＡディスプレイでは１０２４×７６８など）と同一にすることができる。このタイプの構成に対する色の組合せは、ＲＧＢ３原色（副構造）とＣＭＹ３原色のどちらでも生成することができ、それによってディスプレイの色域が、ＣＭＹ色域とＲＧＢ色域の論理積、例えば図１３Ａ中の影の付いた六角形によって定義される。この動作モードでは、色が３サブピクセルレベルで処理され、例えば、３原色ディスプレイを駆動するのに適したデータが、ピクセルに割り当てられた原色の組、例えばＲＧＢやＣＭＹの如何に関わらず、各ピクセルに送達される。ＲＧＢピクセルとＣＭＹピクセルの差は、入力データを、サブピクセルを駆動するのに使用する係数に変換するマトリックスにある。より細密なデータフローも可能であり、それを下記で提示する。
【００６４】
本発明の諸実施形態による６原色ディスプレイの第２動作モードは、例えばリッチカラーとカラーピクチャ品質の向上とを必要とするビデオやその他のディスプレイ応用例向けに設計された、中間解像度のスーパーワイド色域モードである。このモードでは、解像度を、フルシステム解像度（例えばＳＸＧＡディスプレイでは１２８０×１０２４ピクセル）で表示される「彩度の低いカラーオブジェクト」に適した通常の解像度から、解像度が１／２に減少した（１２８０×５１２ピクセル）非常に彩度の高い「超高彩度カラーオブジェクト」の解像度に徐々に低下させることができる。このモードでは、色が６原色ピクセルレベルで処理され、したがってディスプレイ解像度を低下させることができる。しかし、提示される色が純色でない場合、例えば表示される色が図１３Ａ中の影の付いた六角形内に含まれない場合、ＲＧＢピクセルまたはＣＭＹピクセルのどちらかによってそのような色を適切に再現することができ、したがって元の解像度を復元することができる。図１３Ａの影の付いた領域の外側の純色については、解像度が１／２に低下する（１２８０×５１２ピクセル）。しかし、人間の視覚系は色の空間的変化よりも輝度の空間的変化に敏感であるので、非常に彩度の高い色に対しては通常はフル解像度は不要である。
【００６５】
本発明の一実施形態による６原色ディスプレイの第３動作モードは、超高解像度モードである。このモードは、例えばＳＸＧＡディスプレイを使用する、白黒のグラフィックスに対して使用することができ、元の１２８０×１０２４解像度の代わりに実効解像度３８４０×１０２４ピクセルが得られる。この動作モードでのピクセルの配置および処理は、上述の高解像度の「限定色域」モードと同様でよい。本発明の諸実施形態に従って追加の動作モードも可能であり、そのような追加のモードは、特定のディスプレイ要件に従って設計することができる。
【００６６】
図１３Ｂに、前述のＲＧＢ−ＣＭＹ原色集合を使用する、本発明の例示的実施形態による６原色ディスプレイシステムについての可能なデータフロー方式の略図を示す。この例では、入力データの解像度は、ディスプレイの元の解像度であると想定され、そうでない場合、前述の適切なスケーリングが必要となる。ピクセルコレクタ１３０２は、単一の６原色ピクセルを形成する１対の３原色ピクセル、すなわちＲＧＢピクセルおよびＣＭＹピクセルに対応するイメージデータを収集する。元のイメージデータは、当技術分野で周知の任意の適切なフォーマット、例えばＲＧＢフォーマットやＹＣＣフォーマットとして提供することができる。マトリックス乗算ユニット１３０４および１３０６と、それに続いてｎ原色コンバイナ１３０８を使用して、収集した２つの３色ピクセルのデータを、相異なるサブピクセルについてのグレイスケール値に変換する。両方のピクセルのカラー値が図１３Ａ中の影を付けた六角形領域内にある場合、例えばすべてのサブピクセルが正のグレイスケール値を有する場合、それぞれのＬＣサブピクセルを駆動するのに使用するグレイレベルは不変である。
【００６７】
図１３Ａを参照すると、入力データがＣＭＹの三角形の外側にあるがＲＧＢの三角形内にある場合、特定の応用例に応じて、データをいくつかの異なる方式で処理することができる。一実施形態では、データがＲＧＢサブピクセル構成要素だけで表され、ＣＭＹ構成要素がゼロ照明に設定される。別の実施形態では、入力データがＲＧＢ構成要素によって表され、ＣＭＹ構成要素が、所望の色に最も近い色の組合せを表す。本発明のこの実施形態では、「最も近い」色の組合せを輝度または色度によって定義することができ、あるいは単に任意の負のサブピクセル値をゼロに設定することによって定義することもできる。別の実施形態では、ＣＭＹ構成要素は、所望の色に可能な限り最も近い色の組合せを表し、所望の色とＣＭＹ表現との差がＲＧＢ構成要素によって補正される。上記で論じた３つの異なる実施形態は、主に純色を提示する方法が異なっている。第１の実施形態では、純色が、表色の観点から正確に再現されるが、輝度レベルが比較的低い。第２の実施形態では、輝度レベルが最大となるが、彩度が低下する。第３の実施形態では、彩度と輝度レベルが、第１と第２の実施形態の最大レベルと最小レベルの間の範囲内にある。上記の分析でＣＭＹとＲＧＢへの参照を入れ換えることにより、入力データが図１３ＡのＲＧＢの三角形の外側にあるがＣＭＹの三角形内にある状況にも同じ分析が当てはまることを理解されたい。
【００６８】
図１３Ａを参照すると、ＲＧＢ色域の三角形領域とＣＭＹ色域の三角形領域の結合によって形成される「ダビデの星」形状の外側にある、６色域（点線の六角形）内の任意の色の組合せは、フル６原色ピクセル表現だけで正確に再現できることに留意されたい。本発明の一実施形態では、参照によりその開示が本明細書に組み込まれる２００２年５月２３日出願の「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｄａｔａ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｆｏｒ  ｗｉｄｅ  ｇａｍｕｔ  ｄｉｓｐｌａｙｓ」という名称の本出願人らの係属中の国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０２／００４１０に記載されている、２次元ルックアップテーブル（「ＬＵＴ」）を使用するアルゴリズムを適用して、リアルタイムにすべての６つの原色についての正確なサブピクセル値を導出することができる。本発明のこの実施形態では、ＲＧＢとＣＭＹの組合せの平均色を計算することができ、得られる色を、例えば６原色変換器を使用して変換し、対応するｎ原色ピクセルのサブピクセル係数を生成することができる。
【００６９】
上述のシステムおよび方法は、人間の視覚系によるサブピクセルの空間的統合によって色が知覚されるディスプレイ装置に適している。しかし、人間の視覚系による色の統合は時間的にも実施することができ、したがって、本発明の諸実施形態は、４つ以上の原色を使用するシーケンシャルディスプレイ装置、システム、および方法、例えばシーケンシャルカラーＬＣＤ装置も提供する。この概念は、参照によりその開示が本明細書に組み込まれる「Ｄｅｖｉｃｅ，  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｒｏｎｉｃ  Ｔｒｕｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ」という名称の２００１年６月７日出願の、２００１年１２月１３日にＷＯ  ０１／９５５４４として発行された本出願人らの国際出願ＰＣＴ／ＩＬ０１／００５２７に、シーケンシャルｎ原色イメージ投影装置の状況で詳細に記載されている。シーケンシャル投影カラーディスプレイ装置では、４つまたは５つの相異なるカラーフィールドが、それぞれ短い時間枠の間順次投影され、このプロセスが十分高い周波数で周期的に反復され、それによって人間の視覚系が、相異なるカラーフィールドを時間的にフルカラーイメージに統合する。
【００７０】
本発明の諸実施形態によるシーケンシャルカラー表現に基づくＬＣＤ装置の一利点は、そうした装置が４つ以上の原色を使用するイメージを、同じ装置が３原色イメージ、例えばＲＧＢイメージを表示することができる解像度と同程度の解像度で表示できることである。シーケンシャルＬＣＤディスプレイ装置は、ＬＣアレイと共に登録されたカラー・サブピクセル・フィルタマトリックスを必要としない。その代わりに、各ＬＣ素子は、所与のピクセルについてのすべての原色の輝度を制御し、各原色が指定の時間スロットの間制御され、それによってＬＣアレイがそのフル解像度に利用される。色の組合せは、シーケンシャル投影装置と同様に、相異なる原色でＬＣアレイを順次後方照明することによって生成される。しかし、投影光学装置、すなわちミニチュア空間光変調因子を画面上に投影する光学機器を含むかなりの物理的空間を通常必要とする投影装置とは異なり、本発明のシーケンシャルＬＣＤ装置は投影光学装置を必要とせず、したがってフラットな構成として実装することができる。
【００７１】
本発明の一実施形態によるフラットｎ原色ディスプレイのアーキテクチャは、所望のサイズおよび解像度を有するＬＣアレイ（パネル）を含む。このようなＬＣＤパネルは、例えば当技術分野で周知のポータブルコンピュータで使用される。しかし、本発明のシーケンシャルＬＣＤ装置では、カラー・サブピクセル・フィルタの隣接するアレイなしにＬＣパネルを使用することができ、それによってＬＣアレイは単色グレイレベル装置として動作することができる。ＬＣアレイのセルは、表示されるイメージの４つ以上の原色構成要素のうち１つにそれぞれ対応する、一連の４原色以上のグレイレベルパターンを生成するように選択的に減衰される。各グレイレベルパターンは、対応する原色の光で後方照明される。相異なる後方照明色の切換えは、ＬＣアレイによって生成されるグレイレベルパターンのシーケンスと同期され、それによってシーケンス中の各グレイレベルパターンが、正しい原色の光で照明される。所望の後方照明用の光は、４つ以上の原色のうち１つにそれぞれ対応するあらかじめ選択したカラーフィルタを介して白色光（またはその他の色の光）をフィルタすることによって生成することができる。後方照明カラーシーケンスは、ＬＣアレイによって生成されるパターンの周期的シーケンスと同期した十分高い周波数で反復され、それによって閲覧者は、前述の時間的統合によってフルカラーイメージを知覚する。
【００７２】
本発明の一実施形態によるシーケンシャルＬＣＤ装置の各部を図１４に略図で示す。本明細書に記載のシーケンシャルカラーＬＣＤ装置は、本発明の例示的実施形態を示すに過ぎないことを理解されたい。本発明の代替実施形態では、その他のシステムおよび方法を使用して、相異なる色の後方照明光を生成することができる。加えて、または別法として、本発明の一部の実施形態では、上述のＬＣアレイを使用する代わりに、当技術分野で周知のその他の方法を使用して、相異なる原色成分に対応するグレイレベルパターンを順次生成することができる。
【００７３】
図１４に略図で示す本発明の一実施形態では、単一光源または１組の光源を使用して相異なる照明色が順次生成され、例えば白色光源１４１０を使用して、一連の相異なるカラーフィルタ１４１３を通じて白色光を順次フィルタすることによって相異なる照明色が順次生成される。カラーフィルタは、回転フィルタホイール１４１２上に配置することができる。所望の後方照明を得るために、フィルタホイール１４１２上のカラーフィルタ１４１３のうちの１つを通過する有色光を、例えばレンズ１４１４を使用して、光ガイド１４１６に集束させることができる。光ガイドは、フィルタした光を、当技術分野で周知の、ＬＣアレイ１４２０に並べられた後方照明装置１４２２に送り、ＬＣアレイをほぼ一様に照明する。この実施形態のある変形形態では、後方照明装置および光ガイドは、後方照明ポータブルコンピュータ、例えばラップトップコンピュータ、またはライトテーブル装置で使用されるものと同様である。そのようなある装置では、蛍光灯からの光が反射器／ディフューザの構成によって反射され、ほぼ一様な照明が得られる。あるいは、図１４に略図で示すように、光路１４１６は複数の光出口１４１８を含むことができ、光出口１４１８を後方照明装置１４２２内の反射器／ディフューザと共に使用して、一様な照明を得ることができる。代替諸実施形態では、その他の構造を使用して、相異なる原色の後方照明を提供することができる。
【００７４】
本発明の代替実施形態では、後方照明が、４つ以上の異なる波長範囲のうち１つで光を選択的にそれぞれ生成することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイによって生成される。相異なるカラーＬＥＤ放射が順次活動化され、カラーシーケンスが、ＬＣアレイによって生成されるグレイレベルパターンのシーケンスと同期される。ＬＥＤ後方照明を使用する３原色装置、例えばＲＧＢ装置では、十分広い色域を得るために、赤、緑、および青のＬＥＤ放射は通常、それぞれ狭いスペクトルを有するように設計される。具体的には、そのような装置の放射分布のピークは通常、赤の放射に対しては６３０〜６８０ｎｍの範囲であり、緑の放射に対しては５００〜５４０ｎｍの範囲であり、青の放射に対しては４００〜４８０ｎｍの範囲である。遺憾ながら、既存の３色の装置は、人間の目が最も敏感な波長範囲である、黄橙色として知覚される輝度効率の良い波長範囲５４０〜５７０ｎｍを使用しない。したがって、本発明の諸実施形態に従って５４０〜５７０ｎｍの範囲の第４のＬＥＤ放射を追加することにより、輝度効率を著しく改善することができる。すべてのダイオードの量子効率がほぼ同じであると仮定すると、黄色ＬＥＤは、アンペア当たりより高い視覚的輝度を生成することになる。上述の４つのＬＥＤ放射範囲を活動化することによってこの効率を利用するために、本発明のある実施形態では、少なくとも４つの原色、すなわち赤、緑、青、および黄橙が使用される。
【００７５】
本発明の代替実施形態では、第４の放射範囲を使用する代わりに、所望の後方照明シーケンスをより高い輝度で生成する活動化シーケンスに従って標準的ＲＧＢ  ＬＥＤのアレイを活動化することができる。標準的活動化シーケンスＲ−Ｇ−Ｂ−Ｒ−Ｇ−Ｂの代わりに、本発明のある実施形態では、混成の周期的活動化シーケンス、例えばＲ−Ｇ−Ｂ−ＲＧ−ＢＧ−ＲＢを使用して、所望の後方照明シーケンスを生成する。ＲＧＢ  ＬＥＤ放射のその他の活動化シーケンス、例えば同じ放射成分（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＧ、ＢＧ、およびＲＢ）を含む、異なる順序で構成されたシーケンス、「混合」成分（例えばＲＧ、ＢＧ、またはＲＢ）の一部が省略されたシーケンス、追加の成分（例えば、フルＲＧＢ放射成分）を含むシーケンス、あるいは所望の後方照明シーケンスを生成することができる「純粋な」ＬＥＤ放射および／または「混合」ＬＥＤ放射の任意その他の組合せも可能である。和３Ｒ＋３Ｇ＋３Ｂによって決定される、例示的活動化シーケンスＲ−Ｇ−Ｂ−ＲＧ−ＢＧ−ＲＢによって生成される全輝度レベルは、和２Ｒ＋２Ｇ＋２Ｂによって決定される、対応する標準的Ｒ−Ｇ−Ｂ−Ｒ−Ｇ−Ｂシーケンスによって生成される平均輝度よりも約５０パーセント高いことを理解されたい。
【００７６】
本発明の諸実施形態によるシーケンシャルＬＣＤ装置は、閲覧者がｎ原色イメージのシーケンスをフルカラーイメージに時間的に統合できるように十分高い周波数で活動化される。加えて、ビデオイメージを生成するために、本発明の諸実施形態によるシーケンシャルＬＣＤ装置は、必要な毎秒当たりのフレーム数の再現が可能となるように十分高いレートで活動化される。３原色、すなわち赤、緑、および青色の光の後方照明を使用して十分高速なレートで動作するシーケンシャルカラーＬＣＤ装置が、参照により本明細書に組み込まれるＫｅｎ−ｉｃｈｉ  Ｔａｋａｔｏｒｉ、Ｈｉｒｏｓｈｉ  Ｉｍａｉ、Ｈｉｄｅｋｉ  Ａｓａｄａ  ａｎｄ  Ｍａｓａｏ  Ｉｍａｉ、「Ｆｉｅｌｄ−Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｓｍｅｃｔｉｃ  ＬＣＤ  ｗｉｔｈ  ＴＦＴ  Ｐｉｘｅｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」、機能デバイス研究所、日本電気株式会社、２１６−８５５５神奈川県川崎市、ＳＩＤ  ０１  Ｄｉｇｅｓｔに記載されている。本発明の一実施形態では、この３色装置の一バージョンが、ｎが３よりも大きいとしてｎ原色イメージを生成するように適合される。そのようなｎ原色に適合されたシーケンシャル照明装置では、（好ましくは）白色光源によって生成された光が、順次挿入されるｎ個のカラーフィルタを通じてフィルタされ、所望のｎ原色後方照明のシーケンスが生成される。フィルタ切換え機構、例えば図１４を参照しながら上記で説明したフィルタホイールなどの４つ以上の相異なるカラーフィルタを含むフィルタホイールを回転するフィルタ切換え機構を使用して、後方照明の光経路中に相異なるカラーフィルタを順次挿入することができる。既存のラップトップコンピュータで使用される構成と類似の構成を使用して、ＬＣアレイを照明するフィルタ済みの光を送り、拡散させることができる。ある実施形態では、光源およびフィルタ切換え機構（あるいは、上述のＬＥＤのアレイ）が外部装置内に収容され、図１４の実施形態を参照しながら上記で説明したように、光ガイドが使用されて、有色光がＬＣＤ装置の後方照明構成に送られる。
【００７７】
上記および添付の図面で具体的に図示および説明したものに本発明が限定されないことを当業者は理解されよう。むしろ、本発明は、頭記の特許請求の範囲のみによって限定される。
【符号の説明】
【００７８】
２１２、１４１０・・・光源、２１４、１４２０…ＬＣアレイ、２１６、１４１３・・・フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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